PLC原理及在热加工中应用

2020/1/161PLC原理及在热加工中应用1602教研室张德库2020/1/162实验一自动螺柱焊PLC控制实验一、实验目的1.以螺柱焊焊过程自动控制为例，熟悉自动螺柱焊控制过程的控制。2.了解PLC的基本工作原理，掌握手持编程器的使用，重点掌握定时器在顺序控制中的使用。二、实验内容1．根据自动控制过程要求编制梯形图；2.根据所编制的梯形图输入程序，掌握时间调整方法，并对程序进行调试；3．搭设整个硬件系统，掌握PLC的输入输出接口工作特性。2020/1/163三、实验仪器设备和材料1.设备：PLC1台手持编程器1台螺柱焊机1台感应加热设备1台稳压电源1台2.材料：导线若干继电器3-5个电磁气阀2个2020/1/164四、实验原理1.复合热源螺柱焊原理传统螺柱焊采取手工电弧焊方法进行，具有效率低、强度低等缺点。本实验采用复合热源方法进行螺柱焊接。采用感应加热设备对待焊工件进行感应加热，随后对工件采用螺柱焊机进行拉弧式螺柱焊，该方法对高强钢螺柱的焊接具有强度高、效率高等优点。复合热源螺柱焊原理如图1所示。装置主要由自制螺柱焊枪、感应热源、感应圈与工件的夹紧装置、焊接动力装置、控制装置、工作台等组成。2020/1/165复合热源自动焊接的整体装备示意图2020/1/1662.PLC自动控制原理根据复合热源螺柱焊焊枪及感应线圈的运动过程中的控制要求，设计了符合本课题试验要求的PLC控制程序（用PLC控制气缸的上下、横向运动，感应加热、螺柱焊枪的工作）2020/1/167复合热源螺柱焊焊接过程PLC控制梯形图2020/1/168工作流程为：按照图4.1.9中的启动按钮，X0接通，辅助继电器R7得电，Y14线圈得电，感应线圈移动到工件上；与此同时感应焊接常开开关闭合，感应加热电源工作。延时继电器T6延时6s后，Y6得电，感应焊接常闭开关断开，T0得电；T0得电后使得T5得电，延时5s后Y7接通，线圈在气缸的驱动下移开。同时Y11接通，焊枪下降。TI得电后延时1s，Y2得电接通，发出焊接信号，螺柱焊枪开始工作。同时T2接通，延时2s接通Ｔ3，中间冷却3s后Y3得电，电磁阀带上升，焊枪提起。PLC各指示灯亮的顺序为：Y6—Y6Y14—Y0—Y6Y7—Y6Y11—Y2Y6—Y6—Y3Y62020/1/169四、实验方法和步骤1.PLC的硬件搭设根据复合热源螺柱焊控制系统的控制要求，其输入信号有系统的开启和停止按钮信号，输出信号依次为：感应加热动合信号，焊枪开关信号，气缸向上信号，感应加热动断信号，气缸向左信号，气缸向下信号，气缸向右信号……由此确定系统的输入点为2，输出全部为开关量，点数为7。根据输出、输入对象的分配关系，设计的PLC外部输入、输出信号接线。2020/1/1610X0X1感应加热动合焊枪开关气缸向上感应加热动断气缸向左气缸向下气缸向右Y0Y2Y3Y6Y7Y11Y142020/1/16112.PLC控制螺柱焊实验（1）按照图2输入梯形图程序，注意各定时器的用法及时间设置。（2）开启程序，按动启动按钮X0，依次观察继电器Y6、Y14、Y0、Y7、Y11、Y3的反应，记录各阶段维持时间；（3）调整T0、T1、T2、T3、T5、T6输入时间，依次观察点继电器Y6、Y14、Y0、Y7、Y11、Y3的反应，记录各阶段维持时间。可进行几次。（4）取螺柱，进行实际焊接实验，观察是否按照既定方案进行焊接。2020/1/1612六、实验报告要求设计表格，记录定时器的改变数据对输出的影响；叙述梯形图工作原理。七、实验注意事项1.同学应亲自动手输入梯形图，注意手持编程器的用法；2.接线时应注意各线接法，注意强电与弱电的接触。八、思考题1.各定时器时间长短按照哪些因素设定？2020/1/1613实验二电阻焊过程控制实验一、实验目的以电阻点焊过程自动控制为例，熟悉电阻点焊控制过程的转换及时间控制、手动及自动控制。电阻点焊在完成一个焊点的程序动作中包括“加压”、“焊接”、“维持”、“休止”四个基本程序动作。传统点焊控制采用电路辅助控制，尽管可以实现上述功能，但存在控制复杂，使用不够灵活，故障率大等缺点。本实验采用PLC进行自动/手动控制，具有控制灵活，使用方便，可靠性高等优点。使同学了解PLC时间及顺序控制的编程方法，程序的修改方法，进一步熟悉PLC的使用，提高学生动手实践能力。2020/1/1614二、实验内容1．根据自动控制过程要求编制梯形图；2.根据所编制的梯形图输入程序，掌握时间调整方法，并对程序进行调试；3．搭设整个硬件系统，掌握PLC的输入输出接口工作特性。三、实验仪器设备和材料1.设备：PLC1台手持编程器1台稳压电源1台2.材料：导线若干继电器2020/1/1615四、实验原理1.半自动电阻点焊控制。电阻点焊半自动控制过程为：启动按钮，进入“加压”---“焊接”---“维持”状态，维持状态结束后，即进入休止状态，程序运行也结束，直到再次启动按钮，程序再次运行。2020/1/1616加压焊接维持休止2020/1/1617X1X0R1R0T0Y0T0R1R1R2T1R2T1Y1T1R3R3R4T2R4T2Y2EndR0半自动电阻点焊梯形图2020/1/16182.自动电阻点焊控制。电阻点焊半自动控制过程为：启动按钮，进入“加压”---“焊接”---“维持”---“休止”---“加压”---“焊接”……，直道按动停止按钮，程序运行也结束。加压焊接维持休止加压2020/1/1619四、实验方法和步骤1．PLC的硬件搭设根据电阻点焊控制系统的控制要求，其输入信号有系统的开启和停止按钮信号，输出信号依次为：加压输出信号，焊接输出信号，维持输出信号，休止输出信号，加压输出信号……由此确定系统的输入点为2，输出全部为开关量，点数为4。2020/1/1620电阻点焊硬件I/O接线图X0X1Y0Y1Y2Y3COMCOM电阻点焊硬件I/O接线图2020/1/16212.半自动电阻点焊控制实验（1）按照图2输入梯形图程序，注意定时器T0、T1、T2的用法及时间设置。（2）开启程序，按动启动按钮X0，依次观察继电器Y0、Y1、Y2的反应，记录各阶段维持时间；（3）调整T0、T1、T2输入时间，依次观察点继电器Y0、Y1、Y2的反应，记录各阶段维持时间。2020/1/1622X1X0R1R0T0Y0T0R1R1R2T1R2T1Y1T1R3R3R4T2R4T2Y2EndR0R7T2R5R5R6T3R6T3Y3T3R7自动点焊梯形图2020/1/16232.自动电阻点焊控制实验（1）按照图4输入梯形图程序，注意定时器T0、T1、T2、T3的用法及时间设置。（2）开启程序，按动启动按钮X0，依次观察继电器Y0、Y1、Y2、Y3的反应，记录各阶段维持时间；（3）调整T0、T1、T2、T3输入时间，依次观察点继电器Y0、Y1、Y2、Y3的反应，记录各阶段维持时间。实验结果填于表2中，可进行几次。（4）记录下半自动电阻点焊与全自动电阻点焊实验过程与结果的异同。2020/1/1624六、实验报告要求按照如下格式及内容撰写实验报告：1.前言2．实验内容3.实验方案及原理4.实验结果及分析5.结论6.对本实验的建议2020/1/1625七、注意事项1.PLC接线应注意不能接错，特别注意强电的接法，注意安全；2.手持编程器应注意其用法。八、思考题1.为何梯形图中应保留急停装置？2.时间控制是否可以采用位置开关代替控制？